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故事從晶體談起：當(dāng)反向偏置（PN結(jié)）形成時(shí)，半導(dǎo)體的連接點(diǎn)會(huì)有一個(gè)反向擊穿電壓。對(duì)于敏感的運(yùn)放輸入端晶體管，這種情形是極為不利的。 消費(fèi)者經(jīng)常將程序控制器返修，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)操作員沒(méi)有正確調(diào)整它們。例如，假定一個(gè)天然氣管道運(yùn)行在3000 psi。當(dāng)用校準(zhǔn)過(guò)的壓力傳感器測(cè)量0到5000psi（對(duì)應(yīng)輸出為直流1到5V）時(shí)，3000psi由程序變量產(chǎn)生3.4V的輸出。工作人員應(yīng)該在3000psi時(shí)將輸出調(diào)整到3.4V。現(xiàn)在程序變量相當(dāng)于定點(diǎn)，并且控制環(huán)靜止不動(dòng)，換句話說(shuō)，沒(méi)有產(chǎn)生輸出變化。 現(xiàn)場(chǎng)工作人員經(jīng)常在程序變量和設(shè)定都是1V，而不是在它們都是5V時(shí)，調(diào)節(jié)控制器輸出為恒值。在這種情況下，輸入差分放大器的CMRR（共模抑制比）不令人滿意。 考慮典型的程序控制回路，包括一個(gè)45V電源，從控制室到測(cè)量場(chǎng)所的一對(duì)導(dǎo)線，一個(gè)電流傳感器，一個(gè)250Ω可變電阻，所有的器件都是串聯(lián)。測(cè)量程序變量的電流傳感器在導(dǎo)線中產(chǎn)生4到20mA的電流，代表0到100％的程序變量值。可變電阻上的電流就產(chǎn)生1到5V的控制器輸入電壓。 有時(shí)，1到5V的輸入信號(hào)已經(jīng)可用，那么可變電阻就是多余的了。那么在控制器上就可以不插這個(gè)電阻。然而，如果控制器工作在4到20mA信號(hào)，而又忘記安裝可變電阻，那么控制器的輸入大約是45V。危險(xiǎn)！ 程序控制器電路包括輸入連接器與第一個(gè)運(yùn)放間的電阻應(yīng)當(dāng)大于100kΩ，那么超過(guò)運(yùn)放最大共模抑制比的輸入電壓也不會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞，不是嗎？電流能夠好到足以通過(guò)一個(gè)100kΩ的電阻就可以改變45V電壓源的運(yùn)放特性嗎？ 我曾經(jīng)問(wèn)主辦摩托羅拉研討會(huì)的工程師，運(yùn)放±15V供電，用一個(gè)100KΩ電阻將45V連到運(yùn)放的輸入端，是否會(huì)損壞運(yùn)放。他回答：“是，運(yùn)放的輸入設(shè)備會(huì)雪崩擊穿，放大功能可能不會(huì)失去，但是工作特性會(huì)改變”。 雪崩？這意味著什么啊？ 當(dāng)反向偏置形成時(shí)，半導(dǎo)體的連接點(diǎn)會(huì)有反向擊穿電壓。齊納擊穿二極管就是這種工作方式，在電壓穩(wěn)壓方面非常有用。但這種情形對(duì)于敏感運(yùn)放的輸入端晶體管是極為不利的。像上面描述的電路一樣，這種現(xiàn)象通常并不致命，但是會(huì)改變運(yùn)放的表現(xiàn)。也會(huì)損壞輸入差分信號(hào)的平衡。 所有我們要保持輸入電壓不能超出±15V供電電壓。我們將二極管放置到控制器的輸入端（陰極與＋15V相連，陽(yáng)極與輸入針相連），如果控制器輸入電壓超出正供電電壓，二極管將導(dǎo)通。為了保護(hù)反向輸入電壓不要超出－15V（萬(wàn)一線路錯(cuò)誤），我們也在控制器輸入端和－15V的電壓之間（陽(yáng)極連接－15V，陰極連接輸入針）放二極管。 這些二級(jí)管一定要好的，在最高操作溫度時(shí)漏電流要盡量低。在0%(4 mA, 1V)時(shí)讀取，40 μA為1%的誤差。 添加了二極管后，顧客再也沒(méi)有將改進(jìn)的還控制器返修理過(guò)。 |
